Analyse sismotectonique de la zone sismique sud-islandaise
Institution:
Paris 6Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
In southern Iceland, the South Iceland Seismic Zone (SISZ) is an E-W trending, left-lateral active transform zone at latitude 64°N. The SISZ is approximately 20-30 km wide and 70-80 km long. The last major seismic crisis recorded in the SISZ occurred in June 2000. A first major event occurred on June 17th, 2000 (Mw= 6. 5) and was followed by a second event on June 21st, 2000. The mass inversion aimed at to identifying the seismotectonic stress regimes that best account for the whole set of data. The inversion reveals consistent orientations, for both a primary strike-slip regime with NE-SW compression and NW-SE extension and a secondary strike-slip regime with NW-SE compression and NE-SW extension. A simple permutation, or switch, occurs between the extreme stress axes of these two regimes (maximum and minimum principal stresses), so that they should be considered as mechanically ‘opposite’. The study of the space and time evolution of the two stress regimes, at the regional scale of the SISZ, indicates that the corresponding earthquakes are highly intricate in space and time. This suggests that the secondary regime does not correspond to distinct regional seismotectonic mechanisms but mainly results from the effects of elastic rebound, stress drop and fluid migration. However, despite homogeneity revealed in the first approximation by the stress analysis of the whole SISZ, the study of stress tensors at a local scale around the faults reveals some interesting spatial variations. The results indicate a larger average deviation of the stress between 5 to 10 km, up to about 40 degrees instead of about 20 degrees at shallower depths. This difference in angular dispersion may be attributed to an effect of the higher fluid pore pressure beneath the depth of about 5 km. The three-dimensional structural analysis of the push-up structures reveals the amount of displacement along earthquake strike-slip faults and indicates similar values for each fault in a range of 1. 1-1. 6 m. The determinations of the magnitudes from co-seismic displacement evaluation demonstrate that in the past, the earthquakes may have reached magnitude equal to 7 or more in the SISZ. The proximity of the Icelandic Mantle Plume, marked by a positive thermal anomaly, certainly affected the rheology of the upper lithosphere and hence the structural development of the transform deformation zone. Simple shear probably prevails within a 20 km wide corridor, with a typical pattern of brittle deformation in the uppermost crust and a more pervasive deformation in the underlying, partly viscous layer. The block faulting at the surface is quite consistent with a Riedel type distribution. Both the fault distribution and the effective block dimensions are consistent with a simple structural evolution model.
Abstract FR:
ANALYSE SISMOTECTONIQUE DE LA ZONE SISMIQUE SUD-ISLANDAISE. La Zone Sismique Sud-Islandaise (ZSSI) est une zone transformante sénestre E-W, d’environ 70-80 km de long et 20-30 km de large, localisée dans le sud de l’Islande à la latitude 64°N. La ZSSI est le siège d’une importante sismicité, avec notamment l’occurrence de deux séismes majeurs le 17 juin (Mw= 6. 5), et le 21 juin 2000 (Mw= 6. 4) plus à l’ouest. Une inversion des mécanismes au foyer a été réalisée sur 33878 séismes, correspondant à la période comprise entre le 01 juillet 1991 et le 31 décembre 2004, afin d’identifier les régimes de contraintes dans la ZSSI depuis l’installation du réseau sismique islandais en juillet 1991 (réseau SIL). Cette inversion révèle la présence de deux régimes de contraintes opposés. Le régime principal, qui se définit par une compression NE-SW et une extension NW-SE. Le régime secondaire est perpendiculaire et correspond à une compression NW-SE et une extension NE-SW. L’étude spatio-temporelle de la sismicité montre que ces deux régimes sont liés de façon complexe, ce qui suggère que la réponse élastique de la croûte à la déformation peu profonde, incluant le rebond élastique et la chute des contraintes, joue un rôle prépondérant dans la permutation des axes de contraintes σ1 et σ3. La reconstitution du déplacement co-sismique moyen, faite à partir d’une étude minutieuse des «push-ups», avec mesures de terrain, micro-gravimétrie et essai de modélisation indiquent des valeurs de déplacements comparables comprises entre 1. 1 et 1. 6 m. L’évaluation des magnitudes des séismes responsables de ces différentes ruptures a été faite par comparaison avec les traces des séismes instrumentés récents. Elle démontre que par le passé des séismes de magnitude égale à 7 ou supérieure se sont produits dans la ZSSI. Le cisaillement simple profond, lié au fonctionnement de la transformante et affectant les couches les plus ductiles, prévaut dans la ZSSI le long d’un corridor d’environ 20 km de large. En surface, il semblerait que ce cisaillement s’exprime par une rotation de blocs. La distribution des failles et les dimensions reconstituées des blocs sont cohérentes avec un modèle d’évolution structurale simple de la Zone Sismique Sud-Islandaise, permettant d’apporter une interprétation tectonique précise dans un type de zone transformante océanique généralement inaccessible à l’observation terrestre.